Методы оценки точности вертикальных обрабатывающих центров
В области механической обработки точность вертикальных обрабатывающих центров имеет решающее значение для качества обработки. Для оператора точная оценка точности является ключевым фактором обеспечения эффективности обработки. Далее будут подробно рассмотрены методы оценки точности вертикальных обрабатывающих центров.
Определение связанных элементов испытуемого образца
Материалы, инструменты и параметры резки испытуемого образца
Выбор материалов для испытаний, инструментов и параметров резки напрямую влияет на оценку точности. Эти параметры обычно определяются по соглашению между заводом-изготовителем и пользователем и должны быть надлежащим образом зафиксированы.
Скорость резания для чугунных деталей составляет около 50 м/мин, а для алюминиевых — около 300 м/мин. Рекомендуемая подача находится в пределах (0,05–0,10) мм/зуб. Глубина резания для всех операций фрезерования должна составлять 0,2 мм. Правильный выбор этих параметров является основой для точной оценки точности обработки. Например, слишком высокая скорость резания может привести к повышенному износу инструмента и снижению точности обработки; неправильная подача может привести к тому, что шероховатость поверхности обработанной детали не будет соответствовать требованиям.
Выбор материалов для испытаний, инструментов и параметров резки напрямую влияет на оценку точности. Эти параметры обычно определяются по соглашению между заводом-изготовителем и пользователем и должны быть надлежащим образом зафиксированы.
Скорость резания для чугунных деталей составляет около 50 м/мин, а для алюминиевых — около 300 м/мин. Рекомендуемая подача находится в пределах (0,05–0,10) мм/зуб. Глубина резания для всех операций фрезерования должна составлять 0,2 мм. Правильный выбор этих параметров является основой для точной оценки точности обработки. Например, слишком высокая скорость резания может привести к повышенному износу инструмента и снижению точности обработки; неправильная подача может привести к тому, что шероховатость поверхности обработанной детали не будет соответствовать требованиям.
Фиксация образца
Способ крепления образца напрямую влияет на стабильность процесса обработки. Образец необходимо удобно установить на специальном приспособлении, чтобы обеспечить максимальную устойчивость инструмента и приспособления. Установочные поверхности приспособления и образца должны быть плоскими, что является необходимым условием для обеспечения точности обработки. При этом необходимо контролировать параллельность установочной поверхности образца и зажимной поверхности приспособления.
Что касается метода крепления, следует использовать подходящий способ, позволяющий инструменту проникать и обрабатывать центральное отверстие по всей его длине. Например, для фиксации образца рекомендуется использовать винты с потайной головкой, что позволит эффективно исключить помехи между инструментом и винтами. Конечно, можно выбрать и другие эквивалентные методы. Общая высота образца зависит от выбранного метода крепления. Подходящая высота обеспечивает стабильность положения образца во время обработки и снижает отклонение точности, вызванное такими факторами, как вибрация.
Способ крепления образца напрямую влияет на стабильность процесса обработки. Образец необходимо удобно установить на специальном приспособлении, чтобы обеспечить максимальную устойчивость инструмента и приспособления. Установочные поверхности приспособления и образца должны быть плоскими, что является необходимым условием для обеспечения точности обработки. При этом необходимо контролировать параллельность установочной поверхности образца и зажимной поверхности приспособления.
Что касается метода крепления, следует использовать подходящий способ, позволяющий инструменту проникать и обрабатывать центральное отверстие по всей его длине. Например, для фиксации образца рекомендуется использовать винты с потайной головкой, что позволит эффективно исключить помехи между инструментом и винтами. Конечно, можно выбрать и другие эквивалентные методы. Общая высота образца зависит от выбранного метода крепления. Подходящая высота обеспечивает стабильность положения образца во время обработки и снижает отклонение точности, вызванное такими факторами, как вибрация.
Размеры испытуемого образца
После многократных операций резки внешние размеры испытываемого образца уменьшатся, а диаметр отверстия увеличится. При использовании для приемочного контроля, чтобы точно отразить точность резки обрабатывающего центра, рекомендуется выбирать окончательные размеры испытываемого образца для контурной обработки, соответствующие указанным в стандарте. Испытуемый образец можно многократно использовать в испытаниях на резку, но его характеристики должны соответствовать характерным размерам, указанным в стандарте. При повторном использовании испытываемого образца следует провести тонкослойную резку для очистки всех поверхностей перед проведением нового испытания на точность резки. Это может устранить влияние остатков от предыдущей обработки и сделать так, чтобы каждый результат испытания более точно отражал текущее состояние точности обрабатывающего центра.
После многократных операций резки внешние размеры испытываемого образца уменьшатся, а диаметр отверстия увеличится. При использовании для приемочного контроля, чтобы точно отразить точность резки обрабатывающего центра, рекомендуется выбирать окончательные размеры испытываемого образца для контурной обработки, соответствующие указанным в стандарте. Испытуемый образец можно многократно использовать в испытаниях на резку, но его характеристики должны соответствовать характерным размерам, указанным в стандарте. При повторном использовании испытываемого образца следует провести тонкослойную резку для очистки всех поверхностей перед проведением нового испытания на точность резки. Это может устранить влияние остатков от предыдущей обработки и сделать так, чтобы каждый результат испытания более точно отражал текущее состояние точности обрабатывающего центра.
Расположение испытуемого образца
Испытуемый образец должен быть помещен в среднее положение хода X вертикального обрабатывающего центра и в соответствующее положение по осям Y и Z, подходящее для позиционирования испытуемого образца и приспособления, а также длины инструмента. Однако, если имеются особые требования к положению позиционирования испытуемого образца, они должны быть четко указаны в соглашении между заводом-изготовителем и пользователем. Правильное позиционирование может обеспечить точное относительное положение инструмента и испытуемого образца во время процесса обработки, тем самым эффективно гарантируя точность обработки. Если испытуемый образец расположен неточно, это может привести к таким проблемам, как отклонение размеров обработки и ошибка формы. Например, отклонение от центрального положения в направлении X может вызвать ошибки размеров в направлении длины обрабатываемой заготовки; неправильное позиционирование по осям Y и Z может повлиять на точность заготовки в направлениях высоты и ширины.
Испытуемый образец должен быть помещен в среднее положение хода X вертикального обрабатывающего центра и в соответствующее положение по осям Y и Z, подходящее для позиционирования испытуемого образца и приспособления, а также длины инструмента. Однако, если имеются особые требования к положению позиционирования испытуемого образца, они должны быть четко указаны в соглашении между заводом-изготовителем и пользователем. Правильное позиционирование может обеспечить точное относительное положение инструмента и испытуемого образца во время процесса обработки, тем самым эффективно гарантируя точность обработки. Если испытуемый образец расположен неточно, это может привести к таким проблемам, как отклонение размеров обработки и ошибка формы. Например, отклонение от центрального положения в направлении X может вызвать ошибки размеров в направлении длины обрабатываемой заготовки; неправильное позиционирование по осям Y и Z может повлиять на точность заготовки в направлениях высоты и ширины.
Конкретные элементы обнаружения и методы обработки Точность
Определение точности размеров
Точность линейных размеров
Используя измерительные инструменты (например, штангенциркули, микрометры и т.д.), измерьте линейные размеры обрабатываемой детали. Например, измерьте длину, ширину, высоту и другие параметры заготовки и сравните их с проектными. Для обрабатывающих центров с высокими требованиями к точности отклонение размеров должно контролироваться в очень малых пределах, как правило, на уровне микрон. Измерение линейных размеров в нескольких направлениях позволяет комплексно оценить точность позиционирования обрабатывающего центра по осям X, Y и Z.
Точность линейных размеров
Используя измерительные инструменты (например, штангенциркули, микрометры и т.д.), измерьте линейные размеры обрабатываемой детали. Например, измерьте длину, ширину, высоту и другие параметры заготовки и сравните их с проектными. Для обрабатывающих центров с высокими требованиями к точности отклонение размеров должно контролироваться в очень малых пределах, как правило, на уровне микрон. Измерение линейных размеров в нескольких направлениях позволяет комплексно оценить точность позиционирования обрабатывающего центра по осям X, Y и Z.
Точность диаметра отверстия
Для определения диаметра обработанных отверстий могут использоваться такие инструменты, как нутромеры и координатно-измерительные машины. Точность измерения диаметра отверстия включает в себя не только соответствие диаметра заданным параметрам, но и такие показатели, как цилиндричность. Слишком большое отклонение диаметра отверстия может быть вызвано такими факторами, как износ инструмента и радиальное биение шпинделя.
Для определения диаметра обработанных отверстий могут использоваться такие инструменты, как нутромеры и координатно-измерительные машины. Точность измерения диаметра отверстия включает в себя не только соответствие диаметра заданным параметрам, но и такие показатели, как цилиндричность. Слишком большое отклонение диаметра отверстия может быть вызвано такими факторами, как износ инструмента и радиальное биение шпинделя.
Определение точности формы
Обнаружение плоскостности
Используйте такие приборы, как уровни и оптические нивелиры, для определения плоскостности обработанной поверхности. Установите уровень на обработанную поверхность и определите отклонение от плоскостности, наблюдая за изменением положения пузырька. Для высокоточной обработки отклонение от плоскостности должно быть крайне малым, иначе оно повлияет на последующую сборку и другие процессы. Например, при обработке направляющих станков и других плоскостей требования к плоскостности чрезвычайно высоки. Превышение допустимой погрешности приведёт к неравномерному движению подвижных частей на направляющих.
Обнаружение плоскостности
Используйте такие приборы, как уровни и оптические нивелиры, для определения плоскостности обработанной поверхности. Установите уровень на обработанную поверхность и определите отклонение от плоскостности, наблюдая за изменением положения пузырька. Для высокоточной обработки отклонение от плоскостности должно быть крайне малым, иначе оно повлияет на последующую сборку и другие процессы. Например, при обработке направляющих станков и других плоскостей требования к плоскостности чрезвычайно высоки. Превышение допустимой погрешности приведёт к неравномерному движению подвижных частей на направляющих.
Обнаружение округлости
Для обработки круглых контуров (цилиндров, конусов и т.д.) можно использовать устройство для контроля круглости. Отклонение от круглости отражает точность обработки обрабатывающего центра во время вращательного движения. На круглость влияют такие факторы, как точность вращения шпинделя и радиальное биение инструмента. Слишком большое отклонение от круглости может привести к дисбалансу при вращении механических деталей и повлиять на нормальную работу оборудования.
Для обработки круглых контуров (цилиндров, конусов и т.д.) можно использовать устройство для контроля круглости. Отклонение от круглости отражает точность обработки обрабатывающего центра во время вращательного движения. На круглость влияют такие факторы, как точность вращения шпинделя и радиальное биение инструмента. Слишком большое отклонение от круглости может привести к дисбалансу при вращении механических деталей и повлиять на нормальную работу оборудования.
Определение точности местоположения
Обнаружение параллелизма
Проверьте параллельность обработанных поверхностей или отверстий и поверхностей. Например, для измерения параллельности двух плоскостей можно использовать индикатор часового типа. Закрепите индикатор часового типа на шпинделе, приведите головку индикатора в соприкосновение с измеряемой плоскостью, переместите рабочий стол и наблюдайте за изменением показаний индикатора. Чрезмерная погрешность параллельности может быть вызвана такими факторами, как непрямолинейность направляющей и наклон рабочего стола.
Обнаружение параллелизма
Проверьте параллельность обработанных поверхностей или отверстий и поверхностей. Например, для измерения параллельности двух плоскостей можно использовать индикатор часового типа. Закрепите индикатор часового типа на шпинделе, приведите головку индикатора в соприкосновение с измеряемой плоскостью, переместите рабочий стол и наблюдайте за изменением показаний индикатора. Чрезмерная погрешность параллельности может быть вызвана такими факторами, как непрямолинейность направляющей и наклон рабочего стола.
Обнаружение перпендикулярности
Перпендикулярность между обработанными поверхностями или между отверстиями и поверхностью определяется с помощью таких инструментов, как угольники и приборы для измерения перпендикулярности. Например, при обработке деталей коробчатого типа перпендикулярность между различными поверхностями короба оказывает существенное влияние на сборку и эксплуатационные характеристики деталей. Ошибка перпендикулярности может быть вызвана отклонением от перпендикулярности между осями координат станка.
Перпендикулярность между обработанными поверхностями или между отверстиями и поверхностью определяется с помощью таких инструментов, как угольники и приборы для измерения перпендикулярности. Например, при обработке деталей коробчатого типа перпендикулярность между различными поверхностями короба оказывает существенное влияние на сборку и эксплуатационные характеристики деталей. Ошибка перпендикулярности может быть вызвана отклонением от перпендикулярности между осями координат станка.
Оценка динамической точности
Обнаружение вибрации
В процессе обработки используйте датчики вибрации для определения уровня вибрации обрабатывающего центра. Вибрация может привести к таким проблемам, как повышенная шероховатость поверхности обрабатываемой детали и ускоренный износ инструмента. Анализ частоты и амплитуды вибрации позволяет определить наличие аномальных источников вибрации, таких как несбалансированные вращающиеся детали и ослабленные компоненты. Для высокоточных обрабатывающих центров амплитуда вибрации должна контролироваться на очень низком уровне для обеспечения стабильности точности обработки.
В процессе обработки используйте датчики вибрации для определения уровня вибрации обрабатывающего центра. Вибрация может привести к таким проблемам, как повышенная шероховатость поверхности обрабатываемой детали и ускоренный износ инструмента. Анализ частоты и амплитуды вибрации позволяет определить наличие аномальных источников вибрации, таких как несбалансированные вращающиеся детали и ослабленные компоненты. Для высокоточных обрабатывающих центров амплитуда вибрации должна контролироваться на очень низком уровне для обеспечения стабильности точности обработки.
Обнаружение термической деформации
При длительной работе обрабатывающий центр выделяет тепло, что приводит к термической деформации. Используйте датчики температуры для измерения изменений температуры ключевых компонентов (например, шпинделя и направляющей) и в сочетании с измерительными приборами для определения изменения точности обработки. Термическая деформация может привести к постепенному изменению размеров обработки. Например, удлинение шпинделя под воздействием высокой температуры может привести к отклонениям размеров обрабатываемой детали в осевом направлении. Для снижения влияния термической деформации на точность некоторые современные обрабатывающие центры оснащаются системами охлаждения для контроля температуры.
При длительной работе обрабатывающий центр выделяет тепло, что приводит к термической деформации. Используйте датчики температуры для измерения изменений температуры ключевых компонентов (например, шпинделя и направляющей) и в сочетании с измерительными приборами для определения изменения точности обработки. Термическая деформация может привести к постепенному изменению размеров обработки. Например, удлинение шпинделя под воздействием высокой температуры может привести к отклонениям размеров обрабатываемой детали в осевом направлении. Для снижения влияния термической деформации на точность некоторые современные обрабатывающие центры оснащаются системами охлаждения для контроля температуры.
Учет точности повторного позиционирования
Сравнение точности многократной обработки одного и того же образца
Многократная обработка одного и того же образца и использование вышеописанных методов контроля для измерения точности каждого обработанного образца. Необходимо следить за повторяемостью таких показателей, как точность размеров, формы и позиционирования. Низкая точность позиционирования может привести к нестабильному качеству деталей, обрабатываемых партиями. Например, при обработке пресс-форм низкая точность позиционирования может привести к нестабильным размерам полости пресс-формы, что скажется на её эксплуатационных характеристиках.
Многократная обработка одного и того же образца и использование вышеописанных методов контроля для измерения точности каждого обработанного образца. Необходимо следить за повторяемостью таких показателей, как точность размеров, формы и позиционирования. Низкая точность позиционирования может привести к нестабильному качеству деталей, обрабатываемых партиями. Например, при обработке пресс-форм низкая точность позиционирования может привести к нестабильным размерам полости пресс-формы, что скажется на её эксплуатационных характеристиках.
В заключение, для комплексной и точной оценки точности вертикальных обрабатывающих центров оператору необходимо учитывать множество аспектов, таких как подготовка образцов (включая материалы, инструменты, параметры резания, крепление и размеры), позиционирование образцов, определение различных параметров точности обработки (точность размеров, точность формы, точность позиционирования), оценка динамической точности и учет точности повторного позиционирования. Только таким образом обрабатывающий центр сможет соответствовать требованиям к точности обработки в процессе производства и производить высококачественные механические детали.